Группа астрономов сообщила о первом в мире наблюдении света звёзд из очень ранних активных галактик (квазаров). «Джеймс Уэбб» смог увидеть звёздное население в свете квазаров на удалении 12,9 и 12,8 миллиардов лет или во времена всего лишь через 870 и 880 млн лет после Большого взрыва. Так далеко и с такой разрешающей способностью земная наука ещё не заглядывала. Открытие поможет понять эволюцию звёзд, галактик и сверхмассивных чёрных дыр в их центрах.

Квазар HSC J2236+0032 в поле зрения космического телескопа «Джеймс Уэбб». Источник изображения: Ding, Onoue, Silverman, et al.

Космический телескоп «Хаббл» помог учёным увидеть звёзды в активных галактиках на расстоянии 10 млрд световых лет. «Уэбб» заглянул ещё дальше — почти на 13 млрд лет или в эпоху, когда первые звёзды образовывали первые галактики. До этого наука смогла составить представление об эволюции квазаров и их галактик-хозяек в зрелые годы Вселенной вплоть до нашего времени. Но что было в ранние эпохи развития Вселенной оставалось нам неизвестным.

Следует сказать, что в исследованной нами Вселенной масса квазаров коррелирует с массой галактик, в которых они находятся (квазар — это активно питающаяся сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики или, иначе, её активное ядро). Тем самым существует примерная зависимость массы квазаров от массы галактик. Учёные не могут со 100-процентной уверенностью ответить, почему так происходит. На этот счёт существует две основные гипотезы: либо излучение квазара влияет на активность звездообразования в галактиках-хозяйках, либо чёрные дыры растут пропорционально росту галактик в цепочке последовательных слияний более мелких галактик и чёрных дыр из их центров.

Наблюдения «Уэбба» дают ценный материал для изучения эволюции галактик и квазаров на ранних этапах, что может подтвердить ту или иную гипотезу и для этого необходимо уметь отделять свет звёзд в галактиках от света квазаров в их центрах, который затмевает всё остальное излучение рядом с собой. Ведь узнать о массе далёкой галактики мы можем, только анализируя свет от её звёздного населения. «Уэбб» предоставил такую возможность для объектов на невообразимом удалении.

Два квазара из ранней Вселенной — J2236+0032 и J2255+0251 — оказались с тем же соотношением масс чёрных дыр к массам их галактик, как и в нашей области Вселенной. Галактики, в центрах которых они обитали на тот момент времени, обладали массой в 130 млрд и 30 млрд раз больше солнечной, а массы их центральных чёрных дыр были в 1,4 млрд и 200 млн раз больше массы Солнца.

Безусловно, двух наблюдений недостаточно для создания стройной теории, поэтому «Джеймс Уэбб» продолжит изучение квазаров в ранней Вселенной и такие программы уже намечены и выполняются.

Международная группа учёных сообщила о знаковом открытии — в космосе впервые найдена особая молекула углерода, которая важна для зарождения биологической жизни. Молекула обнаружена в протопланетном диске молодой звезды на удалении 1350 световых лет от нас. Но это не единственная странность в этой звёздной системе, а для движения науки вперёд, чем больше лежит на пути загадок, тем лучше!

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: ESA/Webb, NASA, CSA

Анализ спектральных данных, собранных обсерваторией «Джеймс Уэбб», обнаружил невиданные ранее линии спектра. В течение четырёх недель занятые в работе учёные смогли идентифицировать сигналы до определения источника — молекулы метил-катиона (CH₃+). Это стало первым подтверждённым обнаружением данного соединения за пределами Земли.

Ещё в 70-х годах прошлого века появилась теория, что для зарождения биологической жизни на Земле и в космосе важным этапом должно стать образование такого соединения углерода, как метил-катион. Это своего рода катализатор или посредник для запуска множества химических реакций, которые в итоге могут привести к образованию соединений, породивших органическую химию. Чтобы подтвердить эту гипотезу метил-катион должен обнаруживаться в космосе, но радиотелескопы не способны его уловить из-за особенностей строения молекулы, а инфракрасные телескопы с Земли банально не работают.

Прорыв произошёл благодаря инфракрасной космической обсерватории «Джеймс Уэбб» с её революционной спектральной и инфракрасной чувствительностью, а также высочайшим на сегодня пространственным разрешением.

Молекула метил-катиона обнаружена в протопланетном диске небольшого красного карлика d203-506 в туманности Ориона. Особенность данного объекта в том, что протопланетный диск подвергается сильной бомбардировке ультрафиолетом от близлежащих молодых и более массивных звёзд. Сам красный карлик на такое не способен. Ультрафиолет, как ни странно для нас это звучит, не разрушает метил-катион, а даёт энергию для запуска процесса его синтеза. Такое, вероятно, происходит на ранних стадиях зарождения органической химии и не вредит ей, а даёт толчок к развитию.

Обнаружение метил-катиона в протопланетном диске d203-506 оказалось не единственной странностью. Так, в системе вообще не выявлено наличие молекул воды, хотя обычно её следы есть везде. На этот счёт учёные предполагают, что в этом снова виновато сильное ультрафиолетовое излучение на определённом этапе развития протопланетных дисков. В любом случае исследователи получили больше информации для прослеживания ранних этапов развития органической химии и зарождения жизни на Земле и в космосе, что рано или поздно ляжет в основу стройной теории и будет подтверждено новыми наблюдениями.

Три года назад в центре нашей галактики астрономы обнаружили четыре необычных объекта, которые выглядели как гигантские облака газа и пыли, но вели себя как звёзды. Первые два объекта с такими же свойствами были открыты там же около 20 лет назад. Вместе их стали называть «объектами G». Многолетний сбор данных позволил сделать обоснованное предположение о природе загадочных образований.

Объекты G в представлении художника. Источник изображения: Jack Ciurlo/UCLA

В журнале Nature вышла статья, в которой астрономы объяснили вероятную природу объектов G. Первые два из них были открыты в начале нулевых годов и получили названия G1 и G2. Объекты G3, G4, G5 и G6 были обнаружены в 2020 году. Все они «обитают» в центре нашей галактики Млечный Путь и вращаются вокруг сверхмассивной звезды Стрелец А* (Sgr A*). Впрочем, орбиты первых двух объектов сильно отличаются от орбит четырёх других — они ближе к круговым, тогда как остальные объекты движутся по сильно вытянутым орбитам с периодом до 1600 лет, а минимальный орбитальный период объектов G при этом составляет 170 лет.

За первые годы наблюдений сложилось впечатление, что объекты G — это гигантские облака из пыли и газа до 100 а.е. в поперечнике. Однако максимальное сближение объекта G2 с чёрной дырой в 2014 и последующий уход от неё показали, что «облако» повело себя как компактный объект. Если бы это был молекулярный газ (водород), чёрная дыра полностью поглотила бы его с соответствующим выбросом энергии после аккреции. Но этого не произошло. При сближении с чёрной дырой объект стал вытянутой формы, а после удаления вновь приобрёл прежний вид.

По сумме полученных данных астрономы предположили, что объект G2 может быть продуктом слияния двух массивных звёзд в ранее двойной системе. Двойные звёзды могли врезаться друг в друга в процессе эволюции системы, а также под влиянием гравитации сверхмассивной чёрной дыры. Собственно обнаружение шести объектов с похожим поведением в окрестностях Стрельца А* как бы намекает о большой вероятности подобного развитии событий. Столкновение двух массивных звёзд теоретически способно создать одно ядро — звезду — окружённое колоссальным пузырём из газа и пыли.

Орбиты известных объектов G. Источник изображения: Anna Ciurlo/Tuan Do/UCLA Galactic Center Group

В центре галактики обычно массивное звёздное население и двойных звёздных систем там тоже довольно много, чтобы подобные столкновения случались довольно часто и, особенно, в присутствии сверхмассивной чёрной дыры, гравитация которой провоцировала бы такие события. Поэтому неудивительно, что астрономы обнаружили «деревья в лесу при наблюдении за лесом», правда, таких «деревьев» они раньше не видели, а может просто не замечали по незнанию.

Возможно многие из наблюдаемых нами звёзд родились не в процессе обычной эволюции от зародыша протозвезды, а возникли в процессе гибели двойных звёздных систем после слияния звёздных пар. Первые шесть обнаруженных объектов G могут стать толчком к изменениям в теории эволюции звёзд и это важно, поскольку все наши базовые знания о Вселенной строятся на математических моделях и если они в чём-то неверны, то это скажется в области фундаментальной физики и, так или иначе, затронет многие области науки и техники.

Специальное наблюдение за экзопланетой HAT-P-32b позволило оценить масштабы потерь газа её атмосферой. Они оказались колоссальными. Каждый год атмосфера планеты теряет около 33,8 трлн т газов, но длиться это будет десятки миллиардов лет, ведь эта планета в два раза больше нашего Юпитера. Массы там хватит на четыре жизни нашей Вселенной.

Симуляция газовых хвостов за экзопланетой HAT-P-32b. Источник изображения: M. MacLeod/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and A. Oklopčić/University of Amsterdam

Учёные и раньше знали, что за экзопланетой HAT-P-32b тянется шлейф газа из её атмосферы. Новое наблюдение позволило оценить масштабы этого явления и дало пищу для создания универсальной модели поведения атмосфер экзопланет, расположенных недалеко от своих звёзд. На основе этих моделей учёные смогут предугадывать динамику поведения газовых оболочек экзопланет, которые не настолько удобны для наблюдения, как HAT-P-32b.

Экзопланета HAT-P-32b удалена от нас на расстояние около 923 световых лет. Это газовый гигант — так называемый горячий юпитер. Её радиус примерно в 1,8 раза больше радиуса настоящего Юпитера. Выявленный газовый хвост экзопланеты простирается на расстояние, в 53 раза превышающее её радиус. Ничего подобного астрономы в своей жизни пока не видели.

Экзопланета открыта методом транзита — она проходит по диску своей звезды раз в 2,15 дня. Подобная близость предполагает высочайший разогрев экзопланеты. Её температура, по оценкам учёных, достигает 1562 °C. Такой нагрев раздувает саму планету и её атмосферу и вызывает ускоренные потери газа. Эти потери видны при спектральном анализе света звезды, когда экзопланета проходит по её диску. Спектр чётко показывает объём газового шлейфа за экзопланетой по линиям поглощения гелия и водорода (H_α), но истинные масштабы потерь учёные оценили только после того, как проследили за HAT-P-32b также при её движении за звездой. Мощности света от звезды оказалось достаточно для анализа спектра по отражённым сигналам.

Полученные данные обескуражили учёных. Они не ожидали, что газовые шлейфы окажутся настолько огромными. Тем не менее, даже при такой колоссальной скорости извержения экзопланета HAT-P-32b полностью потеряет свою атмосферу лишь через 40 млрд лет.

Экзопланета проходит по диску звезды и теряет атмосферу, как это видит художник. Источник изображения: ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser

«Очень интересно наблюдать, насколько гигантскими являются вытянутые хвосты по сравнению с размерами планеты и звезды-хозяйки, — отметил руководитель работы Чжоуцзянь Чжан (Zhoujian Zhang) из Калифорнийского университета в Санта-Крузе. — Возможно, и у других планет есть вытянутые уходящие атмосферы, которые еще предстоит обнаружить с помощью аналогичного мониторинга».

«Наши выводы о HAT-P-32b могут помочь нам понять, как взаимодействуют другие планеты и их звезды, — сказала астроном Кэролайн Морли (Caroline Morley) из Техасского университета в Остине. — Мы можем проводить высокоточные измерения на горячих юпитерах, как этот, а затем применить наши выводы к более широкому кругу планет».

Это не пересказ одной из древнеримских легенд. Зонд NASA «Юнона» впервые представил снимки Юпитера, в атмосфере которого замечен грозовой разряд. До этого грозы на Юпитере фиксировались лишь в радинаблюдениях за газовым гигантом. Впрочем, уникальный снимок был обнаружен случайно внештатным сотрудником NASA, который извлёк его из необработанных данных «Юноны».

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, обработка изображения Kevin M. Gill © CC BY

На Земле молнии чаще возникают в экваториальной зоне. На Юпитере грозовые разряды, как правило, фиксируются в районе полюсов. Полученный снимок молнии на Юпитере, подсветившей его облака, сделан в районе серного полюса планеты во время 31-го близкого пролета Юпитера «Юноной» 30 декабря 2020 года. Внештатный учёный Кевин М. Гилл (Kevin M. Gill) в 2022 году обработал сырые данные камеры JunoCam, полученные во время этого сближения, и получил уникальный снимок, сделанный с высоты 32 тыс. км.

В ближайшие месяцы траектория движения зонда будут проходить таким образом, что «Юнона» будет регулярно пролетать над ночной стороной Юпитера, что предоставит ещё больше возможностей получить визуальные изображения грозовых разрядов в его атмосфере.

Зонд давно выполнил свою научную программу и сейчас собирает любые данные как о крупнейших спутниках Юпитера, так и о самой планете. Его камера JunoCam стала главным инструментом в сборе информации по системе Юпитера. Передаваемые с неё цветные изображения позволяют формировать знания о составе и поведении атмосферы планеты-гиганта и о составе поверхности лун Юпитера. Наконец, это просто красиво.

Около 20 лет назад в нашей галактике впервые была обнаружена одна из так называемых «убегающих» звёзд, скорость которых превышает галактическое притяжение. Это заставит такие звёзды рано или поздно покинуть галактику. Впоследствии астрономы обнаружили ещё несколько таких звёзд и продолжают находить новые. Среди четырёх новых открытий найдены два рекордсмена и один абсолютный чемпион, который движется на скорости в четыре раз выше галактической.

Источник изображения: Pixabay

Сегодня доминирует теория, что убегающие звёзды возникают после термоядерного взрыва белого карлика — это класс сверхновых Ia. Обычные сверхновые возникают после коллапса более массивных звёзд на закате их эволюции, тогда как сверхновые типа Ia появляются после накопления белым карликом критической массы.

Эту массу белый карлик ворует у звезды-партнёра по двойной системе. Если это лёгкий водород, то термоядерный взрыв происходит как обычно, но если вторая звезда по системе такой же белый карлик, то от него можно получить в основном более тяжёлый гелий и тогда происходит двойной термоядерный взрыв. Сначала термоядерная реакция возникает в оболочке, а затем происходит вторичная детонация ядра звезды. Это процесс называется Dynamically Driven Double-Degenerate Double-Detonation или D⁶.

«Убегающие» звёзды, как считается, появляются в результате двойной детонации белых карликов. Двойной термоядерный взрыв придаёт второй звезде в паре достаточное ускорение, чтобы та в итоге вышла за пределы галактики. Предполагалось, что в нашей галактике Млечный путь около 1000 таких звёзд. Часть из них могли приблудиться из других галактик, благо их скорости это позволяют. Но точно определить количество летящих в межзвёздном пространстве блуждающих звёзд было сложно.

Свежие данные европейского астрометрического спутника «Гайя» (Gaia) позволили обнаружить четыре новых гиперскоростных звезды, две из которых оказались рекордсменами. Это J1235, движущаяся на относительной скорости 1694 км/с, и J0927 — летящая относительно Солнца на огромной скорости 2285 км/с.

Новое открытие с учётом ранее обнаруженных звёзд-беглецов в количестве 10 штук, позволило уточнить модель появления таких объектов и ещё прочнее связать их со сверхновыми типа Ia, что, в свою очередь, позволило по-новому рассчитать скорость рождения таких звезд. Скорость их появления оказалась хорошо согласованной со скоростью рождения сверхновых типа Ia. Поскольку сверхновые этого типа хорошо видны в телескопы и, более того, они являются «стандартными маяками» для определения расстояний в галактике, можно рассчитать, сколько всего в нашей галактике носится звёзд с безумной скоростью.

Расчёты показывают, что таких звёзд может быть миллионы, просто значительная часть из них — это слабосветящиеся объекты, и они пока не обнаружены. На этом фоне возникают опасения, что одна из таких пока необнаруженных звёзд может внезапно оказаться на пути Солнечной системы с весьма неприятными последствиями для Земли и нас с вами.

«Если значительная часть сверхновых типа Ia порождает звезду D⁶, то галактика [Млечный Путь], вероятно, запустила в межгалактическое пространство более 10 млн таких звезд, — пишут исследователи. — Интересным следствием этого является то, что должно существовать большое количество слабых, близких [к нам] звезд D⁶, запущенных из галактик по всему объёму пространства включая тот, в который входит Солнечная система».

Исследование было представлено в журнале Open Journal of Astrophysics и доступно на сайте arXiv.

Планета WASP-76 b прославилась благодаря дождям из железа — температура на ней достигает 2400 градусов по Цельсию, что способствует существованию весьма специфических условий, при которых металлы испаряются, а после проливаются на поверхность. Теперь исследователи обнаружили в атмосфере планеты в изобилии 11 химических элементов, обычно формирующих камни.

Источник изображения: Prettysleepy/pixabay.com

Примечательно, что некоторые элементы, обнаруженные в атмосфере далёкой планеты, в газовых гигантах солнечной системы вроде Сатурна и Юпитера не обнаружены вовсе — это поможет кое-что узнать о собственной Солнечной системе.

Расположенная в 634 световых годах от Земли в созвездии Рыб планета WASP-76 b отличается невероятными температурами из-за близости к местной звезде — она в 12 раз ближе к ней, чем Меркурий к Солнцу и классифицирована, как т.н. «ультрагорячий Юпитер». Вокруг звезды планета обращается за 1,8 земных дня и, хотя её масса составляет всего 85 % от массы Юпитера, она почти вдвое больше газового гиганта диаметром и приблизительно вшестеро объёмнее. Всё это — результат близкого присутствия звезды, «раздувающей» планету.

Объект интенсивно изучается ещё с момента открытия в 2013 году. В 2020-м обнаружилось, что на планете идут дожди из железа. Планета приливно заблокирована — всегда обращена одной стороной к местной звезде, поэтому температура на другой её части заметно ниже, в результате чего испарившееся железо конденсируется и выпадает буквально в виде дождя. Новые наблюдения с помощью спектрографа MAROON-X телескопа Gemini North на Гавайях позволило изучить состав атмосферы в беспрецедентных деталях.

Из-за невероятных температур на планете элементы, из которых обычно формируются камни на планетах вроде Земли — например, железо и магний, здесь находятся в газообразном состоянии в верхних слоях атмосферы. По результатам исследований учёные смогут делать предположения и о составе других газовых гигантов — подобные элементы на более холодных планетах вроде Юпитера, вероятно, просто незаметны, поскольку находятся в более глубоких слоях атмосферы. Также выяснилось, что содержание марганца, хрома, магния, ванадия, бария и кальция близко соответствует не только содержанию этих химических элементов в собственной звезде планеты, но и количествам, обнаруженным на Солнце. В целом учёные предположили, что звёзды одного возраста имеют примерно один состав с одинаковым содержанием элементов тяжелее водорода и гелия.

WASP-76 b в представлении художника. Источник изображения: Frederik Peeters

То, что сформировавшаяся из окружавшего звезду протопланетного диска WASP-76 b имеет химический состав, похожий на состав ближайшей звезды, косвенно свидетельствует о том, что это может касаться и других гигантских планет, тогда как землеподобные варианты формируются в результате более сложных процессов.

При этом атмосфера WASP-76 b оказалась не вполне такой, как ожидалось. Считается, что разница в составах верхних слоёв атмосфер гигантских планет связана с даже незначительной разницей температур — некоторые элементы конденсируются и спускаются ниже, что может служить своеобразными «отпечатками пальцев» планет. Вероятно, две планеты с немного отличающимися температурами могут иметь очень разные атмосферы, как два горшка с водой. При температуре -1° C вода замерзает, а +1° C — остаётся жидкой. Например, на WASP-76 b обнаружен кальций, но на более прохладной планете его могут и не найти.

Сделан и ряд других открытий. Например, не исключено, что избыток никеля свидетельствует о том, что в своё время планета поглотила какое-то небесное тело, аналогичное Меркурию и богатое подобным элементом.

Астрономы продолжат изучать экзопланету и похожие миры, пытаясь выяснить, как температуры влияют на составы атмосфер. Учёные надеются, что некоторые открытия будут применимы к планетам, расположенным намного ближе к Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature 14 июня.

Недавно астрономами были обнаружены признаки того, что белый карлик, расположенный приблизительно в 104 световых годах от Земли, медленно «кристаллизуется» в алмаз размером с планету. Открытие частично подтверждает существующие теории об окончательной судьбе большинства звёзд.

Источник изображения: Daniele Levis Pelusi/unsplash.com

Данные телескопа Gaia Европейского космического агентства (ESA) позволяют предположить, что белый карлик гравитационно связан с системой из трёх звёзд — HD 190412. Наблюдения свидетельствуют, что его ядро находится в процессе кристаллизации, что может мешать установить реальный возраст звезды. Хотя прочие светила из этого «квартета» насчитывают приблизительно по 7,3 млрд лет, белый карлик, возможно, намного моложе, его возраст предположительно составляет около 4,2 млрд лет. Результаты исследования, проведённого учёными из Австралии, Канады, Великобритании и США, доступны в базе arXiv, но пока не получили рецензий, поэтому читателям стоит воспринимать информацию с осторожностью.

Белый карлик представляет собой позднюю стадию жизненного цикла звезды — она превращается в подобное небесное тело после того, как сожгла весь водород. На этом этапе у звёзд с массами от низкой до умеренной в результате термоядерных реакций сбрасываются внешние оболочки и остаётся чрезвычайно плотное ядро, которое, собственно, и является белым карликом, масса звезды может умещаться в объёме, эквивалентном объёму Земли. Когда окончательно сжигают топливо более массивные звёзды, они могут коллапсировать в чёрные дыры.

Изначально температура белых карликов чрезвычайно высока, но постепенно они остывают и кристаллизуются, поскольку новые источники энергии отсутствуют. В итоге такие звёзды, предположительно, станут холодными и тёмными объектами — чёрными карликами, по составу и структурно похожими на алмазы. Согласно теориям учёных, на подобный процесс уйдёт намного больше 13,8 млрд лет, прошедших со времён Большого взрыва, поэтому, вероятно, чёрных карликов пока во вселенной не существует. Тем не менее, подобная судьба, как ожидается, в итоге ожидает около 97 % звёзд Млечного пути, включая Солнце.

Согласно существующим теориям, по мере приближения тепловой смерти Вселенной последними останутся только чёрные дыры и чёрные карлики, остальные звёзды и галактики к тому времени уже исчезнут. Обнаружение звезды в процессе кристаллизации так близко к Солнечной системе поможет астрономам лучше понять происходящие процессы и насколько такие звёзды распространены вообще. Пока считается, что из 100 ближайших звёзд меньше 10 — белые карлики, поэтому находка имеет большую ценность для наблюдений.

Также не так давно открыта планета, вращающаяся вокруг двух звёзд — как Татуин из «Звёздных войн», и пока астрономам известно только 12 циркумбинарных систем.

Международная группа астрономов открыла вторую в истории многопланетную циркумбинарную звёздных систему, что даёт поклонникам «Звёздных войн» надежду на то, что однажды они смогут отправиться на планету, похожую на Татуин. Недавно обнаруженная планета BEBOP-1c присоединяется к TOI-1338b, обнаруженной в той же системе в 2020 году. Пока астрономам известно только 12 циркумбинарных систем, и это вторая система, в которой находится более одной планеты.

Источник изображения: hothardware.com

Циркумбинарная система состоит как минимум из одной планеты, которая вращается вокруг двух звёзд вместо одной. Планеты, вращающиеся вокруг этих двойных солнечных систем, были обнаружены с использованием нескольких различных методов. Например, TOI-1338b была обнаружена транзитным методом, когда планета проходила перед более яркой из двух звёзд, вокруг которых вращается. BEBOP-1c, с другой стороны, была обнаружена с использованием доплеровского метода, также известного как метод колебания или метод радиальной скорости.

Это метод, который использовался для исследования первой экзопланеты. Команда использовала самые современные инструменты, установленные на двух телескопах в пустыне Атакама в Чили. Хотя команде не удалось измерить массу TOI-1338b с помощью этого метода, им удалось обнаружить BEBOP-1c. Планета имеет период обращения 215 дней и массу в 65 раз больше, чем Земля. Она была названа в честь проекта по сбору астрономических данных Binaries Escorted By Orbiting Planets (BEBOP).

Поскольку в случае циркумбинарной геометрии обе звезды вращаются вокруг друг друга, они действуют как гигантская лопасть, которая возмущает ближайшее к ним пространство и препятствует формированию планет, за исключением областей, которые находятся в спокойном состоянии и находятся далеко от звезды.

На данный момент учёным не удалось определить размер BEBOP-1c, но они продолжают исследования методом транзита с целью установить её массу. Что касается ранее открытой планеты TOI-1338b, астрономам удалось установить её предельную массу и плотность. По словам учёных, плотность планеты невысока и сопоставима с «бисквитным тортом», что делает её оптимальной для дальнейших исследований с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб».

В ближайшие несколько дней сразу два потенциально опасных астероида сблизятся с Землёй. Об этом пишет информационное агентство ТАСС со ссылкой на данные Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН.

Источник изображения: Getty Images

«В середине июня сразу два крупных потенциально опасных астероида — (488453) 1993 XD и 2020 DB5 — проходят близко к Земле, достигнув яркости чуть выше 14 зв. вел. Их абсолютный блеск почти одинаков (H=19,2…19,3), а значит, астероиды могут иметь похожие размеры (порядка 400-800 метров). 12 июня нашу планету и астероид 1994 XD будут отделять 3,2 млн км. (в восемь раз дальше Луны)», — сказано в сообщении института.

Отмечается, что астероид 1994 XD был открыт в декабре 1994 года и 12 июня он подойдёт на самое близкое расстояние к нашей планете с момента открытия. Что касается астероида 2020 DB5, то 15 июня он пройдёт на расстоянии примерно в 11 раз дальше Луны. Из названия этого объекта понятно, что он был открыт в 2020 году.

В институте напомнили, что многие околоземные астероиды всё ещё неизвестны учёным и могут «упасть нам на голову». Однако вероятность этого, подчеркнули в ИПМ, низка. «Мы отслеживаем оба астероида в обсерватории ISON-Kitab. А радар «Голдстоун» в Калифорнии планирует уточнить размер и формы объектов», — сказано в сообщении института.

Зафиксированный в октябре 2022 года гамма-всплеск GRB 221009A был в 1000 раз ярче, чем в среднем регистрируется при событиях такого рода. За это он получил собственное имя — BOAT (brightest of all time). Оказалось, что этот гамма-всплеск был нетипичным также в других проявлениях. Его джет по своей структуре отличался от типичной струи вещества. Это означает, что за явлением BOAT лежит другая и неизвестная нам физика процесса.

Джет в представлении художника. Источник изображения: NASA Goddard Space Flight Center

Анализ «ярчайшего за всё время» гамма-всплеска затруднён тем, что учёные не были готовы к его регистрации. Сигнал из космоса в буквальном смысле ослепил все гамма-детекторы в космосе и на Земле. Этого чудом удалось избежать единственному гамма-телескопу — китайской обсерватории GECAM-C. По чистой случайности часть её детекторов была отключена и этим была сильно понижена чувствительность оборудования. Тем самым китайцы помогли установить верхнюю границу события, которая, по их информации, была в 50 раз выше самого мощного ранее зарегистрированного гамма-всплеска.

Реконструкция NASA по данным нескольких гамма- и рентгеновских обсерваторий даёт более высокую оценку событию — в 70 раз мощнее предыдущего рекорда. Но суть явления это не меняет. И китайцы, и NASA сходятся в оценке порядка события. Но это, как оказалось, ещё не всё. Дальнейший анализ данных, в частности, с рентгеновских датчиков, выявил другие необычные особенности длинного гамма-всплеска GRB 221009A.

Так, разбор информации от космической рентгеновской обсерватории NASA NuSTAR позволил выявить значительную неоднородность в структуре джета — энергичной струи вещества, рождающего гамма-всплеск. Джет образуется в момент коллапса звезды в чёрную дыру. До сих пор джеты от таких явлений напоминали пулю — однородный по структуре энергии выброс. Рентгеновское наблюдение за ударными волнами после джета GRB 221009A показало, что выброс вещества в данном случае был энергетически неоднородным по всей своей протяжённости, что было впервые зарегистрировано для гамма-всплесков.

Учёные не исключают, что всему виной могла быть звезда, родившая гамма-всплеск в момент коллапса. Но мы уже не можем понять, какой она была, и почему джет во время её коллапса отличался от тысяч таких же во всех других случаях. Расшифровка поведения джета GRB 221009A может дать ответ на этот вопрос, подобно изучению следов на снегу. Возможно, в этом помогут данные других рентгеновских телескопов, хотя они не видят сам гамма-всплеск, но могут регистрировать его последствия по распространению ударных волн от джета.

Астрономы давно подозревали, что наблюдаемый с 1888 года квазар OJ 287 в созвездии Рака — это галактика с двумя сверхмассивными чёрными дырами в своём центре. Но эта галактика так далеко от нас, а чёрные дыры расположены в такой близости друг к другу, что сигналы от них сливаются в одну точку. Последний цикл наблюдений за OJ 287 принёс долгожданное открытие — сигналы от второй чёрной дыры впервые были надёжно обнаружены.

Источник изображения: AAS 2018

Активная галактика OJ 287 находится от нас на расстоянии около 5 млрд световых лет. Этот объект наблюдается астрономами 135 лет и изучен очень хорошо. Это отличная цель для проверки астрофизических теорий, которая даёт возможность на практике проверить те или иные модели. Наблюдения последних 40 лет позволили выявить два цикла в изменении активности галактики. Один из них 12-летний, а другой — 55-летний. Меньший цикл очевидным образом связали с орбитальным движением менее массивной чёрной дыры в центре галактики вокруг её намного большего партнёра по двойной системе.

Наибольшая в этой паре чёрных дыр сверхмассивная чёрная дыра считается второй по массе среди обнаруженных СМЧД. Её масса составляет около 18 млрд масс Солнца. Моделирование показало, что меньшая чёрная дыра в паре имеет массу около 150 млн масс Солнца. На фоне намного более крупного партнёра её невозможно было надёжно детектировать и учёные лишь догадывались о её присутствии.

Надёжным признаком обнаружения чёрной дыры может быть наличие активного аккреционного диска — обширной области газа и пыли, ближайшая к дыре часть которой раскалена до миллиардов градусов по Цельсию. Эта область светится почти во всех электромагнитных диапазонах, не говоря о периодическом появлении колоссальных выбросов энергии в виде джетов с полюсов чёрной дыры, которые также отлично фиксируются нашими приборами. Именно по таким признакам была детектирована наибольшая чёрная дыра из этой пары.

Обнаружить активность менее массивной чёрной дыры из пары смогли польские астрономы во время наблюдений в цикле 2021/2022 годов. Они заметили короткоживущую яркую вспышку, длительность которой длилась меньше суток. Анализ архивных данных показал, что подобные явления могли быть зафиксированы и раньше, но их банально проспали. Моделирование показало, что короткоживущая вспышка — это не джет от второй СМЧД (там другая физика), а момент пересечения менее массивной СМЧД акреционного диска второй чёрной дыры. Она как бы ныряет в аккреционный диск своей соседки по системе и в этот момент происходит выброс энергии. Аналогичная вспышка фиксируется в процессе «выныривания» с другой стороны. Это как танец с саблями или лазерными мечами, если использовать сравнимые понятия, когда два партнёра кружат один вокруг другого в орбитальном танце и соударяются мечами-дисками.

Бинарная система чёрных дыр в OJ 287 оказалась ещё интереснее, чем представляли учёные. Наблюдения за этим объектом будут продолжены. Можно ожидать, что учёные также попытаются проследить за ней с помощью гравитационных детекторов. Это даст ещё больше данных о физике процессов, которые мы никогда не сможем воспроизвести в земных лабораториях.

Обнаружить сложные органические молекулы всего через 1,5 млрд лет после Большого взрыва — «это как третьекласснику выйти на пенсию», прокомментировали событие учёные. Обнаружены не простые молекулы типа воды или углекислого газа, а найдены сложные соединения из сотен и тысяч атомов. На таком этапе развития Вселенной этого мало кто ожидал. Очевидно, близится время глубокого пересмотра наших теорий об эволюции звёзд, галактик и самой Вселенной.

Синий объект — это галактическое скопление, оранжевый — далёкая галактика, наблюдаемая сквозь гравитационную линзу. Источник изображения: J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA

Сделать открытие помогли возможности нового космического телескопа «Джеймс Уэбб» и хорошо известный эффект гравитационного линзирования. Гравитационная линза была создана удалённым от нас на 3 млрд световых лет массивным скоплением галактик. Гравитация этого скопления настолько сильно исказила вокруг себя пространство-время, что фоновые объекты далеко за ним появились вокруг него в сильно увеличенном виде.

Так удачно совпало, что почти точно за скоплением в 12 млрд световых лет от нас находилась одиночная галактика SPT0418-47. Именно её изображение увеличила гравитационная линза от скопления. На снимке далёкая галактика превратилась в ореол, сияющий вокруг скопления. Простая математика позволяет вернуть галактике первоначальный вид и воссоздать её реальный образ.

Спектральные приборы «Уэбба» позволили выделить в свете галактики SPT0418-47 сложные органические молекулы, которые на Земле обычно находятся в нефти. Обнаружить подобное в открытом космосе всего через 1,5 млрд лет после Большого взрыва — это было удивительно. Это указывает на то, что химические преобразования во Вселенной шли гораздо быстрее, чем это себе представляла земная наука. На тот момент Вселенная прошла только 10 % своего развития, а органики там не меньше чем в нашей галактике. Подобные вещества должны были быть в ней в следовых количествах и недоступны для определения земными приборами. Но «Уэбб» смог это сделать и ещё на шаг приблизил нас к пониманию эволюционных процессов во Вселенной.

Принцип работы гравитационной линзы

Новые наблюдения «Уэбба» обещают обнаружить сложные органические вещества в других галактиках ранней Вселенной и, возможно, на ещё более ранних этапах её развития. К сожалению, прибор телескопа для таких открытий начал деградировать. Ранее мы сообщали, что спектрометр среднего разрешения (MRS) инструмента MIRI на самых длинных волнах начал снижать пропускную способность (количество света, которое регистрируется датчиками). Если команда телескопа не найдёт решения проблемы, подобные наблюдения после 2024 года станут невозможными.

Наша галактика, как и вся Вселенная, полна вещами, о которых мы пока даже не догадываемся. Эти вещи и явления вскрываются по мере совершенствования инструментов наблюдения за космосом, что наглядно показала работа нового радиотелескопа MeerKAT в ЮАР. 200-часовый цикл наблюдения обнаружил в центре нашей галактики тысячи нитеподобных структур, о которых учёные до этого даже не подозревали.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: Farhad Yusef-Zadeh/Northwestern University

Следует сказать, что первые нитеподобные структуры в центре Млечного Пути обнаружены более 40 лет назад. Астроном Фархад Юсеф-Заде (Farhad Yusef-Zadeh) из Северо-Западного университета в штате Иллинойс всю жизнь посвятил изучению этого явления. Первые обнаруженные нити были релятивистскими — это были разогнанные до околосветовой скорости потоки электронов. Нити длиной до 150 световых лет располагались параллельно друг другу и перпендикулярно плоскости нашей галактики, за что их прозвали «струнами арфы». Предполагается, что «струны» — это выстроенные по силовым линиям магнитного поля потоки частиц, хорошо видимые в радиодиапазоне и, скорее всего, они связаны с деятельностью сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути (Стрелец А*, Sgr A*).

Новое наблюдение с помощью радиотелескопа MeerKAT открыло нечто похожее и при этом иное — тысячи коротких нитей длиной от 5 до 10 световых лет, расположенных параллельно плоскости нашей галактики и расходящиеся радиально из её центра. Учёные потратили больше года на картирование этих объектов, с указанием точных длин и углов расхождения. Предполагается, что эти нити также являются результатом деятельности чёрной дыры Стрелец А*. Точнее, некоего события, происшедшего с дырой около 6 млн лет назад. Это могло быть одновременное падение множества вещества на чёрную дыру и, как следствие, резкий рост активности в аккреционном диске с выбросом энергии.

«Было неожиданностью внезапно обнаружить новую популяцию структур, которые, кажется, указывают в направлении чёрной дыры, — сказал Юсеф-Заде. — Я был ошеломлён, когда увидел это. Нам пришлось проделать большую работу, чтобы установить, что мы не обманываем себя. И мы обнаружили, что эти нити не случайны, а, похоже, связаны с истечением нашей чёрной дыры. Изучая их, мы могли бы узнать больше о вращении чёрной дыры и ориентации аккреционного диска. Приятно, когда находишь порядок посреди хаотического поля ядра нашей галактики».

Каждая третья планета вокруг самых многочисленных звёзд в нашей галактике — красных карликов — потенциально пригодна для жизни, свидетельствует новое исследование. Эти выводы сделаны на основе изучения данных с телескопов «Гайя» и «Кеплер». Комбинированные данные позволили извлечь информацию об орбитах открытых ранее экзопланет, и примерно 30 % из них оказались «совместимыми» с жизнью.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

Как признаются учёные, для завершения работы по оценкам эксцентриситета орбит экзопланет им не хватало точных расстояний до целевых звёзд. Эти данные предоставил европейский астрометрический спутник «Гайя» (Gaia). На основании данных «Гайи» и данных телескопа «Кеплер», который непосредственно охотился за экзопланетами (он искал их по провалам в блеске звёзд, если планета проходила по их дискам), были воссозданы орбиты 163 экзопланет у красных карликов.

Красные карлики — это самые распространённые в нашей галактике звёзды. Они размером с Юпитер и поэтому планеты могут двигаться вокруг них по более близким орбитам, и это не испепелит их. Вопрос в другом. Если орбиты будут сильно отличаться от круговых, то даже находясь в зоне обитания, где вода может быть в жидкой фазе, гравитационные «качели» будут вызывать приливной нагрев планет и, в конце концов, сделают их непригодными для биологической жизни.

Исследование показало, что у трети изученных экзопланет более-менее круговые орбиты, что делает их подходящими кандидатами на роль инкубаторов для жизни. При этом, чем больше у карликовой звезды M-типа экзопланет, тем более круговые у них всех орбиты. И наоборот, одиночные планеты, как правило, обладают сильно вытянутыми орбитами и на них при поиске жизни не стоит обращать первостепенное внимание.

Поскольку карликовых звёзд M-типа в нашей галактике миллиарды, то потенциально обитаемых миров в ней может быть сотни миллионов. И теперь мы лучше знаем, с каких миров необходимо начинать искать обитаемые.